《2025年新坐标同步练习高中物理必修第三册青海专版》

题型一 教材原型实验
例1 (2025·广东深圳市期中)在“测量金属丝的电阻率”时,某实验小组选用的主要仪器有：待测金属丝(接入电路的长度为$10.00 cm$,电阻约为几欧),电压表$V(0\sim3 V$,内阻约为$2 k\Omega$；$0\sim15 V$,内阻约为$15 k\Omega)$,电流表$A(0\sim3 A$,内阻约为$0.01 \Omega$；$0\sim0.6 A$,内阻约为$0.05 \Omega)$,滑动变阻器$R(0\sim10 \Omega$,$0.6 A)$,干电池两节,导线若干。

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,某次测量结果如图甲所示,读数应为$\underline{\hspace{1cm}}$mm；游标卡尺测量长度如图乙所示,可知其长度$L= \underline{\hspace{1cm}}$mm。
(2)请用笔画线代替导线,在图丙中完成实物电路的连接。

(3)实验中,调节滑动变阻器,记录到的电压表和电流表的示数如表所示,请在图丁中作出$U - I$图线。

(4)进一步分析,可得金属丝的电阻率$\rho=\underline{\hspace{1cm}}\Omega\cdot m$(结果保留$2$位有效数字)。
(5)测得的电阻率比真实值偏大可能原因有$\underline{\hspace{1cm}}$。
A. 金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大
B. 开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大
C. 电压表内阻不够大导致测出的电阻偏大
D. 滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小

答案：
（1）螺旋测微器读数$d=0\ \text{mm}+0.01\ \text{mm}\times40.0=0.400\ \text{mm}$,游标卡尺测量长度如题图乙所示,可知其长度$L=101\ \text{mm}+11\times0.05\ \text{mm}=101.55\ \text{mm}$。 （2）两节干电池作为电源,电压大约3V,所以电压表的量程选择$0～3\ \text{V}$,通过滑动变阻器的最大电流为$0.6\ \text{A}$,所以电流表量程选择$0～0.6\ \text{A}$,且根据题意可知$\frac{R_{\text{V}}}{R_{x}}>\frac{R_{x}}{R_{\text{A}}}$,所以电流表采用外接法,滑动变阻器选用限流式接法,则实验的电路图如图1所示。（3）图线如图2所示。 （4）由图2可知,图线的斜率大约为5.0,则金属丝的电阻$R_{x}=5.0\ \Omega$,根据电阻定律有$\rho=\frac{R_{x}S}{L'}=\frac{R_{x}\pi\left(\frac{d}{2}\right)^{2}}{L'}\approx6.3\times10^{-6}\ \Omega\cdot\text{m}$。 （5）金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大导致测得的电阻率偏大,A正确;开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大会导致测得的电阻率偏大,B正确;由于电压表分流,导致电流表测量值偏大,电阻测量值偏小,则电阻率测量值会偏小,C错误;滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小,这与结果的精确度无关,D错误。 [答案]（1）0.400 101.55 （2）见解析图1 （3）见解析图2 （4）$6.3\times10^{-6}$ （5）AB

例2 某同学在做测金属丝电阻率的实验中,取一根粗细均匀的康铜丝,其中有两个步骤是用螺旋测微器测出康铜丝的直径$d和用伏安法测量康铜丝的电阻R$。

(1)用螺旋测微器测量康铜丝直径如图乙所示,由图可知其直径为$\underline{\hspace{1cm}}$mm。
(2)图丙是测量康铜丝电阻的原理图,根据原理图在如图甲所示的实物图中补全未画出的连线。
(3)闭合开关前应将滑片$P移到\underline{\h

回答以下问题：

（1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为          mm.

（2)把待测铅笔芯接人图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到

        （选填“1”或“2”)端。

（3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I一U图像如图丙所示，求得电阻Ry=           Ω保留3位有效数字)；采用同样方法得到X

型号铅笔芯的电阻为1.70Ω。

（4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率                 （选填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。

答案：
[解析]（1）根据螺旋测微器读数可得,康铜丝直径$d=1.5\ \text{mm}+38.0\times0.01\ \text{mm}=1.880\ \text{mm}$。 （2）根据原理图补全题图甲,所得实物图如图所示。 （3）为了防止开关闭合后电流和电压过大而损坏器材,闭合开关前应将滑片P移到a端;测量康铜丝电阻时电路选择的电流表外接法,由于电压表分流,导致电流的测量值大于真实值,则测出的电阻值比真实值偏小。 [答案]（1）1.880 （2）图见解析 （3）a端 偏小

题型二 教材实验创新
例3 (2024·山东卷,T14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下：
学生电源(输出电压$0\sim16 V$)
滑动变阻器(最大阻值$10 \Omega$,额定电流$2 A$)；
电压表$V$(量程$0\sim3 V$,内阻未知)；
电流表$A$(量程$0\sim3 A$,内阻未知)；
待测铅笔芯$R$($X$型号、$Y$型号)；
游标卡尺,螺旋测微器,开关$S$,单刀双掷开关$K$,导线若干。

回答以下问题：

（1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为mm.

（2)把待测铅笔芯接人图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到（选填“1”或“2”)端。

（3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I一U图像如图丙所示，求得电阻Ry=Ω（保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω。

（4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率（选填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。

答案： 1）根据螺旋测微器的读数规则可知,其读数$d=2\ mm+0.01×45.0\ mm=2.450\ mm$。 （2）由于电压表示数变化更明显,说明电流表分压较多,因此电流表应采用外接法,即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端。 （3）根据题图丙的$I-U$图像,结合欧姆定律有$R_{y}=\frac{2.50\ V}{1.30\ A}\approx1.92\ \Omega$。 （4）根据电阻定律$R=\rho\frac{l}{S}$,可得$\rho=\frac{RS}{l}$,两种材料的横截面积近似相等,分别代入数据可知$\rho_{x}>\rho_{y}$。 [答案]（1）2.450 （2）1 （3）1.92 （4）大于